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1、僅供個人參考 第一章緒論 工程起重機(jī)是各種工程建設(shè)廣泛應(yīng)用的重要起重設(shè)備。它對減輕勞動強(qiáng)度，節(jié)省人力，降低建設(shè)成本，提高生產(chǎn)效率，加快建設(shè)速度，實(shí)現(xiàn)工程施工機(jī)械化起著十分重要的作用。 工程起重機(jī)主要包括輪胎式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)、塔式起重機(jī)、桅桿式起重機(jī)和纜索式起重機(jī)等。它適用于工業(yè)建筑和工業(yè)設(shè)備安裝等工程中的結(jié)構(gòu)與設(shè)備的安裝工作以及建筑材料、建筑構(gòu)件的垂直運(yùn)輸與裝卸工作。它也廣泛應(yīng)用于交通、農(nóng)業(yè)、油田、水電和軍工等部門的裝卸與安裝工作。 下面就工程起重機(jī)中常用的、主要的機(jī)種一一輪胎式起重機(jī)、履帶式起重機(jī)和塔式起重機(jī)的主要特點(diǎn)作一概略介紹。 1.1起重機(jī)的分類 輪胎式起重機(jī)既是

2、工程起重機(jī)的主要品種，又是一種使用范圍廣、作業(yè)適應(yīng)性大的通用型起重機(jī)。在一些國家中將輪胎式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)統(tǒng)稱為自行式起重機(jī)或移動式起重機(jī)。輪胎式起重機(jī)由可分為汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)兩種類型。 ⑴汽車起重機(jī) 通常習(xí)慣上把裝在通用或?qū)Ｓ幂d重汽車底盤上的起重機(jī)成為汽車起重機(jī)。汽 車起重機(jī)由于它是利用汽車底盤，所以具有汽車的行駛通過性能，機(jī)動靈活，行駛速度高，可快速轉(zhuǎn)移，轉(zhuǎn)移到作業(yè)場地后能迅速投入工作，因此特別適用于流動性大，不固定的作業(yè)場所。由于汽車底盤通常是由專業(yè)廠生產(chǎn)的，因而在現(xiàn)成的汽車底盤上改裝成起重機(jī)比較容易和經(jīng)濟(jì)。汽車起重機(jī)由于具有上敘這些特點(diǎn)，因而隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展，今年

3、來各國汽車起重機(jī)的品牌和產(chǎn)量都有很大發(fā)展。但汽車起重機(jī)也有其弱點(diǎn)，主要是起重機(jī)總體布置受汽車底盤的限制，一般車身都較長，轉(zhuǎn)彎半徑大，并且只能在起重機(jī)左右兩側(cè)和后方作業(yè)。 ⑵輪胎起重機(jī) 將起重作業(yè)部分裝設(shè)在專門設(shè)計(jì)的自行輪胎底盤上組成的起重機(jī)稱為輪胎式起重機(jī)。輪胎式起重機(jī)因?yàn)樗牡妆P不是汽車底盤，因此設(shè)計(jì)起重機(jī)時不受汽 車底盤的限制。軸距、輪距可根據(jù)起重機(jī)的總體設(shè)計(jì)的要求而合理布置。輪胎式起重機(jī)一般輪距較寬，穩(wěn)定性好；軸距小，車身短，故轉(zhuǎn)彎半徑小，適用于狹小的作業(yè)場所。輪胎式起重機(jī)可前后左右四面作業(yè)，在平坦的地面上可不用支腿吊重以及吊重慢速行駛。一般說來，輪胎起重機(jī)行駛速度比汽車起重機(jī)慢，

4、其機(jī)動性不及汽車起重機(jī)。但它與履帶式起重機(jī)相比，具有便于轉(zhuǎn)移和在城市道路上通過的性能。近年來輪胎起重機(jī)行駛速度有明顯提高，并且出現(xiàn)了越野型液壓伸縮臂式輪胎起重機(jī)，它具有較大的牽引力和較高的行駛速度（40公里/小時以上）， 越野性能好，并且可全輪轉(zhuǎn)向，機(jī)動靈活，特別適用于狹窄場地上作業(yè)，七十年代以來國外很重視這一類型產(chǎn)品的發(fā)展。 把起重作業(yè)部分裝設(shè)在履帶底盤上，行走依靠履帶式的起重機(jī)稱為履帶式起重機(jī)。履帶式起重機(jī)在很長一段時期內(nèi)是作為單斗挖掘機(jī)的一種變型機(jī)械，只是 在近期才作為獨(dú)立機(jī)種來生產(chǎn)。履帶式與輪胎式相比，因履帶與地面接觸面積大，故對地面的平均比壓小，約為0.5~2.5公斤/厘米2,

5、可在松軟、泥濘地面上作業(yè)。 它牽引系數(shù)高，約為輪胎式的1.5倍，爬坡度大，可在崎嶇不平的場地上行駛。由于履帶式起重機(jī)支承面寬大，故穩(wěn)定性好，一般不需要象輪胎式起重機(jī)那樣設(shè)置支腿裝置。對于大型履帶式起重機(jī)，為了提高作業(yè)時的穩(wěn)定性，履帶裝制設(shè)計(jì)成橫向伸展，以擴(kuò)大支承寬度。但履帶式起重機(jī)行駛速度慢（1~5公里/小時）， 而且行駛過程要損壞路面。因此，轉(zhuǎn)移作業(yè)場地時，需通過鐵路運(yùn)輸或用平板拖車裝運(yùn)，又因履帶底盤笨重，用鋼量大（一臺同功率的履帶式起重機(jī)比輪胎式重50%~100%）,制造成本高。因此，隨著現(xiàn)代化建筑體系裝配程度不斷提高，工期不斷縮短，要求廣泛采用機(jī)動靈活，便于轉(zhuǎn)移的起重機(jī)。近年來各種中

6、小型輪胎式起重機(jī)產(chǎn)量大大增加，而履帶式起重機(jī)有相對減少的趨勢。但大型的履帶式起重機(jī)有其獨(dú)特的用途。 塔式起重機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是有一直立的塔身，起重臂結(jié)構(gòu)在垂直塔身的上部， 故塔式起重機(jī)起升高度和工作幅度都很大。塔式起重機(jī)在房屋建筑，電站建設(shè)以及料廠、混凝土預(yù)制構(gòu)件廠等場所得到廣泛的應(yīng)用。 塔式起重機(jī)由于塔身是直立的，起重臂與塔身組成f”型，具有用幅度比輪胎式或履帶式起重機(jī)大得多，故可使起重機(jī)靠近所施工的建筑物。一般情況下， 不得用于商業(yè)用途 僅供個人參考 塔式起重機(jī)的有用幅度接近全幅度的80%。同樣情況下，若選用履帶式或輪胎式 起重機(jī)，其有用幅度則不超過50%，并隨著建筑物的

7、增高而急劇減少。特別是在 高層建筑中，塔式起重機(jī)與履帶式起重機(jī)或輪胎式起重機(jī)相比，其優(yōu)越性更為明 顯。所以廣泛應(yīng)用于塔式起重機(jī)來建筑多層和高層建筑。 塔式起重機(jī)的動力裝置是用外接電源的電動機(jī)，而一般施工現(xiàn)場都有動力電 源，可很方便的接通電源，不需要造價昂貴的內(nèi)燃機(jī)動力裝置。但是塔式起重機(jī) 普遍是在專用的寬軌道上行走的，故需專門平整場地，鋪設(shè)軌道，增加鋪軌費(fèi) 用。近年來為適應(yīng)高層建筑或超高層建筑施工的需要，一種能自行升高的自升塔 式起重機(jī)的研制和應(yīng)用日益增多。這種自升塔式起重機(jī)無需鋪設(shè)軌道，它可安裝 在施工的建筑物內(nèi)部（一般是安裝在電梯井或樓梯間結(jié)構(gòu)上）或附著于建筑物上。 在其

8、底架上安裝行走臺車后，也可作為在軌道上行走的自升塔式起重機(jī)。七十年 代生產(chǎn)的塔式起重機(jī)一般多是這種三用或四用自升塔式起重機(jī)將固定式、軌道 式、爬升式和附著式。 1.2工程起重機(jī)的發(fā)展趨勢 近年來隨著建設(shè)工程規(guī)模不斷擴(kuò)大，起重安裝工程量越來越大，尤其是現(xiàn)代 化大型石油、化工、冶煉、電站以及高層建筑的安裝作業(yè)逐年增多。因此，對工 程起重機(jī)，特別是大功率的工程起重機(jī)的需要量日益增加。隨著現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的 發(fā)展，各種這些因素都有力地促進(jìn)了工程起重機(jī)的發(fā)展。根據(jù)國內(nèi)外現(xiàn)有工程起 重機(jī)產(chǎn)品和技術(shù)的分析，近年來工程起重機(jī)的發(fā)展趨勢主要體現(xiàn)在以下幾個方 面。 ⑴廣泛采用液壓技術(shù) 由于液壓傳

9、動具有體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊、能無級調(diào)速、操縱簡便、輕 巧、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)和工作安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，因此，近年來國內(nèi)外各種類型的工程起重 機(jī)廣泛采用液壓傳動。我國的主要工程起重機(jī)廠，近年來的產(chǎn)品多是液壓起重機(jī)。 現(xiàn)已研制成功的有3、5、8、12、16、32、40、65等噸位級的伸縮臂式液壓起重 機(jī)。國外液壓起重機(jī)在品種和產(chǎn)量方面都有較大的發(fā)展，特別是大噸位級液壓起 重機(jī)發(fā)展非常迅速。100噸位級以上大型桁架臂式汽車起重機(jī)也開始采用液壓傳 動。目前國外已有200噸級的液壓汽車起重機(jī)。中、小噸位級的起重機(jī)已普遍采 用液壓傳動。隨著液壓技術(shù)和液壓元件的發(fā)展，液壓起重機(jī)將會獲得進(jìn)一步的發(fā) 展。

10、 ⑵通用型起重機(jī)以中小型為主，專用起重機(jī)向大型大功率發(fā)展 為了提高建設(shè)工程的裝卸和安裝作業(yè)的機(jī)械化程度，工程起重機(jī)的發(fā)展，仍 是以輕便靈活的中小型起重機(jī)為主。目前國外普遍采用10~40噸級的工程起重 機(jī)。從數(shù)量上看，中小型噸級的占多數(shù)。因此國外很重視改進(jìn)、提高中型（16~40 噸級）液壓起重機(jī)的性能。但為了滿足大型石油、化工、冶煉設(shè)備和高層建筑大 型板材、構(gòu)件的安裝，國內(nèi)外已生產(chǎn)了一些100噸級以上的大型和特大型的輪胎 式起重機(jī)。 目前超過100噸級的輪胎式起重機(jī)品種逐漸增多。從發(fā)展情況看，大型或特 大型起重機(jī)以發(fā)展桁架臂式起重機(jī)為主，而伸縮臂式液壓起重機(jī)，由于伸縮臂的 重

11、量和行駛狀態(tài)的長度的限制，它的發(fā)展有待技術(shù)和材料的進(jìn)一步研究。 由于大型電站、大型高爐和化工建設(shè)的需要，塔式起重機(jī)的起重量、幅度和 起升高度都有可大幅度的提高。 ⑶重視“三化”，逐步過渡采用國際標(biāo)準(zhǔn) 目前各國在發(fā)展工程起重機(jī)新產(chǎn)品中都很重視“三化”（標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通 用化）。一些國家對自行式起重機(jī)制定了國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定了起重量系列。有些國 家對起重量雖然沒有統(tǒng)一的規(guī)定，但個制造廠自成系列，注意采用通用另部件， 為生產(chǎn)和使用提供有利的條件。目前一些國家還按照起重機(jī)的起升機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)機(jī) 構(gòu)、驅(qū)動橋、轉(zhuǎn)向橋以及中心回轉(zhuǎn)接頭等，不分用于汽車起重機(jī)還是輪胎式起重 機(jī)一律進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化、系列化

12、、通用化，使一種部件可以用在兩種不同類型的起重 機(jī)上。 此外，還可使一種部件用到起重量大小不同的起重機(jī)上，如設(shè)計(jì)系列化吊臂， 小起重量起重機(jī)的主臂可作為大起重量起重機(jī)的副臂，小起重量液壓起重機(jī)的基 本臂可作為大起重機(jī)的二節(jié)臂等。有的國家，設(shè)計(jì)時要求相近噸級的起重機(jī)基本 部件通用化。如10-16、20-24、65-100t的起重機(jī)主副起升機(jī)、回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等完全 通用。 我國對輪胎式起重機(jī)和塔式起重機(jī)分別制定了基本參數(shù)系列，同意產(chǎn)品型號 和等級。1983年制定了汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)基本參數(shù)（GB3811-83）。 為了發(fā)展品種、增加產(chǎn)量、提高產(chǎn)品質(zhì)量和滿足現(xiàn)代化專業(yè)生產(chǎn)的要求，工

13、 程起重機(jī)的“三化”水平將進(jìn)一步得到提高。 ⑷發(fā)展一機(jī)多用產(chǎn)品 為了充分發(fā)揮工程起重機(jī)的作用，擴(kuò)大其使用范圍，有的國家在設(shè)計(jì)起重機(jī) 時重視了產(chǎn)品的多用性。例如在工作裝置設(shè)計(jì)方面，除了使用吊鉤外，還設(shè)計(jì)起 重機(jī)是時重視了產(chǎn)品的多用性。例如在工作裝置設(shè)計(jì)方面，除了使用吊鉤外，還 設(shè)計(jì)了配備有電磁吸盤、抓斗、拉鏟和材料抓取器等取物裝置。有的還設(shè)計(jì)成用 于建筑基礎(chǔ)工程中，如裝設(shè)鉆孔裝置和掀動打樁裝置等一機(jī)多用的產(chǎn)品。又如在 整機(jī)設(shè)計(jì)方面，近年來出現(xiàn)了自行塔式起重機(jī)，及即汽車或輪胎塔式起重機(jī)和履 帶塔式起重機(jī)以代替固定式或軌道式塔式起重機(jī)，又稱作塔式起重機(jī)的組合設(shè) 計(jì)，在國外發(fā)展較快。

14、 ⑸采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝 為了減輕起重機(jī)的自重，提高其中性能，保證起重機(jī)高效可靠地工作，各國 都非常重視采用新技術(shù)、新材料、新結(jié)構(gòu)、新工藝。 新技術(shù)的應(yīng)用除前述的廣泛采用液壓傳動外有的起重機(jī)還采用液里傳動。由 于液力變矩器與發(fā)動機(jī)配合恰當(dāng)，使發(fā)動機(jī)扭矩自動地適應(yīng)行駛條件；并還采用 動力換擋變速箱，液壓轉(zhuǎn)向裝置以減輕司機(jī)的操作強(qiáng)度。 為了防止起重機(jī)超載以傾翻，近年來研制了電子式起重機(jī)力矩限制器。這是 一種較為安全的裝置。當(dāng)載荷接近額定起重量時。自動發(fā)出警報信號；當(dāng)載荷時， 力矩限制器自動切斷起重機(jī)工作機(jī)構(gòu)以保證起重機(jī)整機(jī)穩(wěn)定安全。 采用新技術(shù)特別是電子技術(shù)更加完

15、善操作條件，是國外發(fā)展工程機(jī)械的一個 普遍傾向，即所謂機(jī)電一體化。工程起重機(jī)也不例外。為了進(jìn)一步改善司機(jī)操作 環(huán)境，除司機(jī)操作室做的寬敞、視野良好、保溫隔熱和隔聲外，還裝有遠(yuǎn)距離聯(lián) 系設(shè)備和工業(yè)電視設(shè)備等。 由于鋼鐵工業(yè)的發(fā)展、合金鋼強(qiáng)度不斷提高，為工程起重機(jī)減輕自重、特別 是吊臂自重創(chuàng)造了極為有利的條件。國外在八十年代能出現(xiàn)160、200噸級的輪 胎式起重機(jī)，可能采用了高強(qiáng)度低合金鋼，國外采用了高強(qiáng)度鋼管、支腿橫梁及 底架大梁采用高強(qiáng)度易焊合金鋼。 為了減輕起重機(jī)的自重，除了采用高強(qiáng)度鋼材外，在結(jié)構(gòu)形式方面的改進(jìn)也 是十分重要的，設(shè)計(jì)先進(jìn)合理的箱形吊臂引起了各國的重視。近年

16、來輪胎式起重 機(jī)出現(xiàn)了盤形底座，起重機(jī)的上車通過回轉(zhuǎn)支承安裝在盆形底座上，從盆形底座 上在對角方向安置四個輻射（可擺）支腿。這樣吊重負(fù)荷經(jīng)由盆形底座直接傳遞 給支腿，而起重機(jī)底盤支承受行駛時的自重。這樣，起重機(jī)可設(shè)計(jì)得輕一些。 新材料、新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用，促使采用新的加工工藝，國外為了擴(kuò)大高強(qiáng)度鋼材 的應(yīng)用，非常重視高強(qiáng)度鋼的焊接工藝等技術(shù)的研究。 第2章輪胎式起重機(jī)的總體設(shè)計(jì) 2.1起重機(jī)的組成 輪胎式起重機(jī)由以下幾部分組成： ⑴取物裝置，輪胎式起重機(jī)取物裝置主要是吊鉤。 ⑵吊臂用來支承起升鋼絲繩、滑輪組的鋼結(jié)構(gòu)。 ⑶上車回轉(zhuǎn)部分，它是在起重作業(yè)時，可以回轉(zhuǎn)的部分，它包括裝在

17、回轉(zhuǎn) 平臺 上除了吊臂、配重、吊鉤等外的全部機(jī)構(gòu)和裝置。 ⑷下車行走部分，它是起重機(jī)的底盤，是上車回轉(zhuǎn)部分的基礎(chǔ)。 ⑸回轉(zhuǎn)支承部分，是安裝在下車底盤上用來支承上車回轉(zhuǎn)部分的。 ⑹支腿，胎式起重機(jī)為了提高它的起重能力，在車架上裝有支腿。 ⑺配重，起重機(jī)平臺尾部常掛有一定重量的鐵塊，以保證起重機(jī)的穩(wěn)定。 2.2輪胎式起重機(jī)的總體選形 起重機(jī)的整體造型主要是根據(jù)其用途和作業(yè)場合。本次設(shè)計(jì)的起重機(jī)可用于 野外起重、搶險、倉庫、車站、碼頭及狹窄工作場合作業(yè)，需要良好的機(jī)動性能， 固有輪胎式和履帶式兩種設(shè)計(jì)方案可供選擇。 根據(jù)現(xiàn)有方案的優(yōu)缺點(diǎn)，小組人員的研究分析，本著機(jī)動靈活、操作方

18、便、 實(shí)用可靠的原則，以提高工作作業(yè)效率，我們選用小型汽車起重機(jī)做為設(shè)計(jì)對象。 本方案有以下幾個特點(diǎn)： (1)采用EQ-1092F通用底盤，具有馬力大，動力性好，速度高，牽引力大, 爬坡度大的特點(diǎn)。 ⑵起重機(jī)作業(yè)部分采用能夠液壓傳動，因此結(jié)構(gòu)緊湊，既提高了作業(yè)效率， 又?jǐn)U大了作業(yè)范圍。 ⑶采用二級伸縮臂，可按需要在規(guī)定范圍內(nèi)任意伸縮，動作平 穩(wěn)，微動性好，輕便靈活。 ⑷用前后H型支腿，四個支腿可以分別調(diào)平，并在現(xiàn)有12噸汽車起重機(jī) 的基礎(chǔ)上，適當(dāng)加大支腿的跨距，提高了整機(jī)穩(wěn)定性。 ⑸采用動力裝置，將汽車發(fā)動機(jī)的動力傳于動力油泵，提高了汽車動力的 利用率，同時也不再為起重

19、機(jī)另配動力原件。 ⑹行星齒輪減速器直接裝在起升卷筒內(nèi)，從而獲得非常緊湊的結(jié)構(gòu)，使起 升機(jī)構(gòu)能直接布置吊臂尾部。 2.3起重機(jī)驅(qū)動裝置的選擇 起重機(jī)的性能和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)在很大程度上取決于驅(qū)動裝置（動力裝置和傳動 裝置的總稱）。而驅(qū)動裝置本身的重量和成本，對起重機(jī)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)也起著 顯著的影響，因此設(shè)計(jì)起重機(jī)時，合理選擇驅(qū)動裝置和確定驅(qū)動形式是很重要的。 工程起重機(jī)對驅(qū)動裝置的要求，主要應(yīng)從起重機(jī)本身的工作特點(diǎn)來考慮，主要的有以下幾點(diǎn)。 ⑴適應(yīng)外載荷多變的要求； ⑵適應(yīng)迅速改變運(yùn)動方向的要求； ⑶適應(yīng)工作速度頻繁變換的要求； ⑷適應(yīng)沖擊振動的要求。 此外，對于需要經(jīng)常轉(zhuǎn)移作業(yè)

20、場地的工程起重機(jī)，要求有獨(dú)立的動力能源裝 置。為了避免噪聲的危害，要求低噪聲的驅(qū)動裝置。 應(yīng)于指出，要滿足上述工作特點(diǎn)所指出的各項(xiàng)要求，僅僅依靠動力裝置本身 還不能完全達(dá)到。而必須有合理的傳動裝置與之相配合，以達(dá)到起重機(jī)所要求的傳動特點(diǎn)。 ⑴概述 在輪胎式起重機(jī)和履帶式起重機(jī)中，內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械驅(qū)動得到廣泛的應(yīng)用，它 通過機(jī)械傳動裝置將內(nèi)燃機(jī)發(fā)出的動力傳遞到那個工作機(jī)構(gòu)上去（簡稱內(nèi)燃機(jī)驅(qū) 動）。這種驅(qū)動裝置有一個獨(dú)立的能源，具有較大的機(jī)動性，可滿足工程起重機(jī) 流動性的要求。由于不受外能源的牽制，所以起重機(jī)一到達(dá)作業(yè)場地后就可隨時 投入到工作。此外，內(nèi)燃機(jī)結(jié)構(gòu)緊湊。一般來說，外形尺

21、寸和重量較小。但內(nèi)燃 機(jī)-機(jī)械驅(qū)動與電力-機(jī)械驅(qū)動比較，前者存在不少缺點(diǎn)：①承受載荷能力差，在 超負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時容易熄火，因此不得不選用大一些功率的內(nèi)燃機(jī)，以較大的功率儲 備來適應(yīng)超載的需要；②內(nèi)燃機(jī)不能帶載啟動，因此在內(nèi)燃機(jī)-機(jī)械傳動系統(tǒng)中， 必須設(shè)置離合器結(jié)構(gòu)，在啟動時脫開離合器；③內(nèi)燃機(jī)不能運(yùn)轉(zhuǎn)，為了保證機(jī) 構(gòu)的正向和逆向轉(zhuǎn)動，在機(jī)械傳動的起重機(jī)必須設(shè)置逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)；④內(nèi)燃機(jī)在嚴(yán) 寒地區(qū)運(yùn)轉(zhuǎn)，要采取措施，改善啟動性能。 此外，內(nèi)燃機(jī)噪聲、振動及污染的問題也有待進(jìn)一步解決。 在工程起重機(jī)中使用的內(nèi)燃機(jī)目前常用的有兩種類型，即柴油機(jī)和汽油機(jī)。 柴油機(jī)比汽油機(jī)更具有使用經(jīng)濟(jì)性和工作可

22、靠的優(yōu)點(diǎn)，所以柴油機(jī)得到廣泛的應(yīng) 用。從降低重量和減少外形尺寸考慮工程起重機(jī)用的柴油機(jī)應(yīng)該是運(yùn)輸型的，最 好選用工程起重機(jī)械用的中轉(zhuǎn)速的柴油機(jī)以適應(yīng)工程起重機(jī)特點(diǎn)，保證工作可 靠性和簡化中間傳動裝置的構(gòu)造。 ⑵內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動功率的確定 起重機(jī)的內(nèi)燃機(jī)驅(qū)動功率可按下述兩種方法確定：①根據(jù)現(xiàn)有的同類型和 噸位級相近的起重機(jī)參數(shù)來確定所需的功率，然后再核算起重機(jī)的各項(xiàng)技術(shù)參數(shù) 是否滿足設(shè)計(jì)要求；②根據(jù)起重機(jī)設(shè)計(jì)參數(shù)，計(jì)算最大阻力距，然后確定所需 的內(nèi)燃機(jī)功率。 ⑴概述 外接電源使電動機(jī)傳動，再經(jīng)機(jī)械傳動裝置將動力傳遞到個工作結(jié)構(gòu)的一種 驅(qū)動方式簡稱電力驅(qū)動。 外接電源的電力——機(jī)

23、械驅(qū)動的方式，在踏式起重機(jī)中得到廣泛的應(yīng)用。在 少數(shù)輪胎起重機(jī)中也有采用這種驅(qū)動方式。電力——機(jī)械驅(qū)動比內(nèi)燃——機(jī)械驅(qū) 動有以下優(yōu)點(diǎn)： ① 電動機(jī)能承受短時間的較大過載，而且可以帶載隨時驅(qū)動； ② 電動機(jī)容易逆轉(zhuǎn)，而且可在較大范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速； ③ 各機(jī)構(gòu)可由獨(dú)立的電動機(jī)分別驅(qū)動，使機(jī)械傳動裝置和操縱機(jī)構(gòu)大為簡 化； ④ 操縱方便靈活，維修也比較方便； ⑤ 外接電源的驅(qū)動，沒有內(nèi)燃機(jī)那樣廢氣污染而且噪聲低。 但這種驅(qū)動方式必須依靠外接電源，而且對電動機(jī)特性提出了特殊要求，一 般最好選擇過載能力強(qiáng)，調(diào)速范圍大的直流電動機(jī)。但因往往缺乏直流外接電源， 并且直流電動機(jī)價格昂貴

24、，所以不便采用普遍采用。只有在內(nèi)燃機(jī)——發(fā)電機(jī) ——電動機(jī)這種內(nèi)燃機(jī)——電力驅(qū)動系統(tǒng)中直流電動機(jī)才獲得采用。 ⑵電力——機(jī)械驅(qū)動容量的確定 正確選用電動機(jī)的容量是很重要的。如果電動機(jī)容量不足，會使電動機(jī)過熱， 以致很快損壞，同時也會影響起重機(jī)的生產(chǎn)率。因?yàn)檫@時起動力矩不足，起動過 緩，不能達(dá)到所需要的速度。如果電動機(jī)容量過大，不僅僅是浪費(fèi)，而且使機(jī)構(gòu) 龐大，自重增加，起動過猛，傳動機(jī)構(gòu)載荷增大。因此，確定電動機(jī)容量的原則 是： ① 在規(guī)定的工作條件下，電動機(jī)的溫升不超過容許值，即不過熱。 ② 保證所需要的起動能力。 ③ .3.3復(fù)合驅(qū)動 工程起重機(jī)通常采用的復(fù)合驅(qū)動主要有

25、：內(nèi)燃機(jī)——電力驅(qū)動；內(nèi)燃機(jī)—— 液壓驅(qū)動。 ⑴內(nèi)燃機(jī)——電力驅(qū)動 內(nèi)燃機(jī)——電力驅(qū)動與外接電源的電力驅(qū)動的主要區(qū)別是動力源不同。前者 是獨(dú)立的動力源——內(nèi)燃機(jī)；后者是外接電網(wǎng)電源。內(nèi)燃機(jī)——電力驅(qū)動通常是 由柴油機(jī)驅(qū)動發(fā)電機(jī)發(fā)電，把內(nèi)燃機(jī)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能傳送到工作機(jī)構(gòu)的電動 機(jī)上，在變?yōu)闄C(jī)械能帶動工作機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)動。直流電和交流電都有采用。但更多的是 不得用于商業(yè)用途 僅供個人參考 采用直流發(fā)電機(jī)和直流電動機(jī)。因此，直流電動機(jī)可以在較大范圍內(nèi)無級調(diào)速，過載能力強(qiáng)。 這種驅(qū)動形式是以直流電動機(jī)的良好工作特點(diǎn)克服內(nèi)燃機(jī)工作缺點(diǎn)，是一種 十分適合工程特點(diǎn)的驅(qū)動形式。但這種

26、驅(qū)動形式電器設(shè)備多，它與外接電源的電力驅(qū)動比較，由于多了一臺內(nèi)燃機(jī)和一臺發(fā)電機(jī)，因而重量大，價格昂貴，使起重機(jī)造價顯著增大。 ⑵內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動 在現(xiàn)代工程起重機(jī)中內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動得到越來越廣泛的應(yīng)用，其主要原因，一是由于機(jī)械能轉(zhuǎn)化為液壓能后，實(shí)現(xiàn)液壓傳動與許多優(yōu)越性；二是由于液壓技術(shù)本身發(fā)展很快，使起重機(jī)液壓傳動技術(shù)日趨完善。 這種驅(qū)動形式不僅廣泛應(yīng)用于汽車起重機(jī)和輪胎起重機(jī)，近年來也應(yīng)用于履帶起重機(jī)代替以往的內(nèi)燃機(jī)一一機(jī)械驅(qū)動形式。由于履帶式起重機(jī)的動力裝置裝設(shè)在上車回轉(zhuǎn)平臺上，因此在以往的內(nèi)燃機(jī)一一機(jī)械驅(qū)動系統(tǒng)中，履帶行走機(jī)構(gòu)所需的動力，需要從上車通過逆轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)等復(fù)雜的動力傳送機(jī)

27、構(gòu)傳到下車。而應(yīng)用 液壓傳動，只要通過高壓油管和中心回轉(zhuǎn)接頭，就可把上車的動力容易而又方便地傳到下車。 內(nèi)燃機(jī)一一液壓驅(qū)動的主要特點(diǎn)是： ①減少了齒輪、軸等機(jī)械傳動件，而代之以重量輕、體積小的液壓元件和 油管，使起重機(jī)的重量大為減輕，結(jié)構(gòu)緊湊，外形尺寸??； ②可以在很大范圍實(shí)現(xiàn)無級調(diào)速，而且容易變換運(yùn)動方向； ③傳動平穩(wěn)，因?yàn)樽鳛閭鲃咏橘|(zhì)的液壓油具有彈性，通過液壓閥平穩(wěn)而漸 進(jìn)地操作可獲得平穩(wěn)的柔和的工作特性； ④易于防止過載； ⑤操作簡單、省力； 這種驅(qū)動形式的主要缺點(diǎn)是： ①傳動效率低，因?yàn)槟芰拷?jīng)過了兩次轉(zhuǎn)移； ② 液壓元件加工精度要求高，因而加工成本大； ③ 對

28、密封要求也高，如果制造安裝工藝不完善，常有運(yùn)轉(zhuǎn)失靈及漏油現(xiàn)象 產(chǎn)生。隨著液壓技術(shù)的發(fā)展和工藝水平的提高，這些缺點(diǎn)已逐步得到解決。 綜上所述，結(jié)合小型起重機(jī)的特點(diǎn)，這次設(shè)計(jì)選用內(nèi)燃機(jī)——液壓驅(qū)動。 2.4 輪胎式起重機(jī)動力裝置的選擇 輪胎式起重機(jī)動力裝置的布置有以下幾種方案： 一．一臺電機(jī)布置在下車； 二．一臺發(fā)電機(jī)布置在上車； 三．兩臺發(fā)電機(jī)上、下車各布置一臺。 第一種方案，目前采用得比較廣泛，這是因?yàn)椋? ⑴上車起重機(jī)構(gòu)采用液壓傳動，動力傳遞比較方便，液壓泵設(shè)在下車，高 壓油經(jīng)回轉(zhuǎn)街頭送到上車驅(qū)動各個液壓馬達(dá)或液壓缸。 ⑵下車行走機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動或液力機(jī)械傳

29、動，下車行走 機(jī)構(gòu)采用一般通用汽車的機(jī)械傳動或液力機(jī)械傳動，故發(fā)動機(jī)設(shè)在下車較方便， 因此傳動系易布置，操作易實(shí)現(xiàn)。 ⑶目前，輪胎式起重機(jī)的行駛速度高，專用底盤的行走機(jī)構(gòu)的傳動裝置也 必須設(shè)計(jì)得與汽車傳動系同樣復(fù)雜，故發(fā)動機(jī)設(shè)在下車也是必須的。 在設(shè)計(jì)汽車起重機(jī)時，有時往往不是選擇發(fā)動機(jī)，而是選擇整個通用的汽車 底盤，要根據(jù)起重機(jī)最大額定起重機(jī)重量去選擇相應(yīng)載重量的汽車底盤。 第二種方案在機(jī)械傳動和電力傳動的慢速行駛的輪胎起重機(jī)中普遍采用的。 這種方案，發(fā)動機(jī)主要是上車起重機(jī)構(gòu)。下車行走機(jī)構(gòu)的動力由上車經(jīng)回轉(zhuǎn)中心 下傳而來，由于行走速度低于20KM/H，故對傳動系統(tǒng)的要求比較

30、簡單。 第三種方案在大型的汽車起重機(jī)中采用得比較廣泛。因?yàn)榇藭r行走用的下車 發(fā)動機(jī)功率很大，發(fā)動機(jī)也較昂貴，起重用的功率為其1/3以下，故起重時使用 行駛發(fā)動機(jī)在功率利用上很不合理。 分析以上三種方案，結(jié)合本次設(shè)計(jì)，輪胎式起重機(jī)的動力裝置選用汽車通用 底盤。上車其中和下車行走機(jī)構(gòu)共用汽車發(fā)動機(jī)，上車起重機(jī)構(gòu)在汽車傳動箱中 得到動力，即可以節(jié)省一臺發(fā)動機(jī)，又減輕重量。 2.5 輪胎式起重機(jī)底盤的選型 輪胎式起重機(jī)底盤的類型很多，可按不同角度來進(jìn)行分類。從總的性能上看， 可分為：通用汽車底盤、專用汽車底盤和專用的輪胎底盤三種。 所謂通用的汽車底盤，是指除車架更換外(若有必要時)

31、，余皆采用原汽車底盤。小型的起重機(jī)可在原汽車地盤上附加副車架以支撐上車結(jié)構(gòu)，因?yàn)樵囓嚰艿膹?qiáng)度和剛度都滿足不了起重機(jī)在起重時的要求。雖然采用附加副車架的工藝比較簡單，但整個起重機(jī)的重心較高，重量較大。 專用的汽車底盤是按起重機(jī)的要求設(shè)計(jì)的，軸距較大，車架剛性好。專用汽車底盤的駕駛室布置有三種，一是與通用汽車一樣的正置平頭式駕駛室，二是測量的偏頭式駕駛室，三是前懸下沉式駕駛室。側(cè)置偏頭式駕駛室底盤的汽車起重機(jī)可使起重吊臂在行駛狀態(tài)時放在駕駛室旁側(cè)，使整車重心大大下降，但駕駛室 視野不良，坐人不多。前懸下沉式駕駛室視野良好，吊臂位置也不高，故起重機(jī)重心低，因此在大型起重機(jī)中常采用前懸下沉式的

32、駕駛室。 專用輪胎底盤是專門為輪胎起重機(jī)設(shè)計(jì)的，為提高輪胎起重機(jī)的機(jī)動性，將底盤設(shè)計(jì)成短軸距，全輪驅(qū)動，甚至全輪轉(zhuǎn)向的越野型輪胎底盤。由于輪胎起重機(jī)只有一個駕駛室，并且往往設(shè)在上車，所以下車底盤行走機(jī)構(gòu)的操作通常求助于液壓傳動，輪胎起重機(jī)需吊重行駛，要求起動平穩(wěn)，調(diào)速自如。因此，越野型輪胎底盤常采用液力變距器和動力換擋變速箱等轉(zhuǎn)動裝置，以及液壓轉(zhuǎn)向裝置。 在選用汽車底盤時，考慮到輪胎式起重機(jī)始終滿載行駛，要比汽車載荷條件惡劣，但起重機(jī)的行駛里程比汽車的要少一半左右，故完全可以選用同等級的汽車底盤的總成。 起重機(jī)的軸距L的大小直接影響到起重機(jī)的行駛性能、重量和總體布置。他受到總長度Lz的控

33、制，在汽車起重機(jī)中吊臂探出車頭Lf一般都在兩米左右， 在輪胎式起重機(jī)中還要大些，為3-4米左右，回轉(zhuǎn)平臺尾部一般也略伸出車架外面Lt,故一般起重機(jī)底盤長度Lc限在7-9米以下。底盤長度Lc是有前懸長度、 后懸長度和軸距形成。在復(fù)軸式的雙前后橋底盤中，軸距L是指復(fù)軸式前橋和后橋中心之間的距離。也可用第一軸距L'笫二軸距L”等于輪胎直徑再加上一定間距。底盤長度的軸距的關(guān)系為 LC_LE_LF_Lr (2.1) 前懸的懸臂Lf取決于發(fā)動機(jī)位置、駕駛室形式及所需的軸荷分布，后懸臂Lt 主要取決于后支腿離上車回轉(zhuǎn)中心你距離，一般為30-40%軸距左右。 輪胎式起重機(jī)的軸距直接影響起重機(jī)轉(zhuǎn)彎

34、半徑。最小轉(zhuǎn)彎半徑與軸距的關(guān)系 不得用于商業(yè)用途 僅供個人參考 如下: Rmin ―L— C sin : max (2.2) 式中"max-外前輪的最大轉(zhuǎn)角; C一主銷中心至外前輪中心的距離。為使轉(zhuǎn)彎半徑小，從機(jī)動性出發(fā)，軸距要取得小些為好。 汽車起重機(jī)的中心高度在1.2米左右，輪胎式起重機(jī)的常在1.5米左右。-股中小型汽車起重機(jī)和后橋往往是復(fù)軸式的多橋，則前橋和后橋之間的軸距就比較大，常在5米以下。輪胎起重機(jī)軸距一般在3-3.6米左右。 本次設(shè)計(jì)的輪胎式起重機(jī)的底盤是EQ1092F型底盤，主要性能參數(shù)： 驅(qū)動形式：4 X2 最大車速：75公里/小時 爬

35、坡度：不小于28% 軸距：3.95m 最小轉(zhuǎn)彎半徑：不大于8米 缸徑?jīng)_程: 100 X115mm 發(fā)動機(jī)：Q6135-1型 最大功率：135馬力/ 3000轉(zhuǎn)/分 不得用于商業(yè)用途 最大扭矩: 底盤重量: 36公斤米/1200-1400轉(zhuǎn)/分 3375公斤 2.6輪胎式起重機(jī)的主要參數(shù) 起重機(jī)械的基本參數(shù)是用來說明起重機(jī)的規(guī)格和性能的一些數(shù)據(jù)，也是提供 設(shè)計(jì)計(jì)算和選擇使用起重機(jī)械的主要依據(jù)。 輪胎式起重機(jī)起重量一般不包括吊鉤的重量q?？梢园寻ǖ蹉^重量在內(nèi)的起重量成為總起重量（Q+q）。輪胎式起重機(jī)起重量是隨吊臂伸縮、俯仰而變化，因此起重量是由吊臂

36、強(qiáng)度和整機(jī)穩(wěn)定所決定。起重機(jī)的額定起重量總比臨界起重 量小。所謂臨界起重量，是指當(dāng)起重機(jī)吊起重物后處在穩(wěn)定和傾翻的臨界狀態(tài)時的重量。根據(jù)使用需要，利于生產(chǎn)制造，故選擇為12噸。 工作幅度R指起重機(jī)回轉(zhuǎn)中心軸線至吊鉤中心的距離。它與吊臂長度L和 仰角Q有關(guān)，Q可以從00—800,工作角度在200-750之間。當(dāng)輪胎起重機(jī)的幅 度變小時。起重機(jī)可以增大，但當(dāng)幅度小于支腿跨距的一半時，吊重?zé)o法進(jìn)行。 所以在系列標(biāo)準(zhǔn)上規(guī)定有效幅度上A的極限值［A］。有效幅度A滿足下列公式 a=A (2.3) 查表11-5A=1.5米 但有效幅度不宜規(guī)定過大，因?yàn)橛行Х却?，意味著最大起重量時的工作幅

37、度也大，吊臂受的力也大。這樣一來吊臂自重就要增大，使大幅度時的起重量急劇下降，惡化了起重性能。 工作孤獨(dú)R=LCOS9-e查表11-5R=3.5米 作為輪胎式起重機(jī)基本參數(shù)的起重力矩是指最大額定起重量和相應(yīng)的工作幅度的乘積，起重機(jī)工作時，不但要求有起重量，還要求有一定的幅度。只比較起重量，不比較其相應(yīng)的幅度是無法評定兩臺起重機(jī)的起重能力的大小。起重力 矩作為比較起重機(jī)起重能力的指標(biāo)比較起重量更合適、更確切。本次設(shè)計(jì)的起重 機(jī)確定： q=12噸R=3.5米貝Um=12M3.5=42（噸米） 升高度H與吊臂長度L和仰角Q有關(guān): (2.4) (H=Jl2_(R+ej+h—b=(sin

38、日+h_b)) 它在裝卸工作中并不重要，但在建筑安裝工程上則是一重要參數(shù)。起重機(jī)在使用中不但要滿足起重量要求，還要滿足工作幅度和起升高度的要求。本次設(shè)計(jì)的起升高度為H=13.6m。 輪胎式起重機(jī)的自重是指工作狀態(tài)時的機(jī)械總重。它并不一定等于行駛時的重量。在后設(shè)計(jì)各部分重量時，可以參照同樣類型起重機(jī)實(shí)物重量，制造后的起重機(jī)重量不得大于系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定重量。超出時應(yīng)設(shè)法改進(jìn)，把自重降到最低值。 根據(jù)以上要求，本機(jī)總重為9550公斤，根據(jù)［1］表11-8查得12噸輪胎式起重機(jī)自重18噸，所以合適。 根據(jù)目前輪胎式起重機(jī)的統(tǒng)計(jì)資料，中小型起重機(jī)的吊鉤速度一般在 8-20m/min左右。在大型起重

39、機(jī)中，起升速度不是主要的，為降低功率，減少沖 擊，起升速度取得較低，在5-8m/min左右。起升速度也有以繞入卷筒的單根鋼絲純速度表示的。雖然，單純速度和吊鉤速度是差一滑輪組的倍率。實(shí)際上輪胎 式起重機(jī)吊鉤速度不是恒定的，鋼絲繩在卷筒上繞的層次不同，單純速度也在變化。作為銘牌的參數(shù)的起升速度，是指卷筒在驅(qū)動機(jī)最大工作速度下的第一層鋼絲純的單純速度，或與此相對應(yīng)的吊鉤速度。 變幅速度是指吊臂在頭部沿水平方向移動的速度。變幅速度對生產(chǎn)效率影響 不大，而對起重機(jī)的平穩(wěn)性和安全性影響較大，故不能取大，幅度時間（從最大臂到最小臂）一般在30-60秒左右。本機(jī)起臂時間為25s,落臂時間16s。

40、在伸縮式吊臂的起重機(jī)上，吊臂伸縮速度也是需要注明的，一般外伸速度為收縮速度的1/2倍，該機(jī)伸縮速度選為伸縮（全程）34s,縮臂（全程）18.5so 液壓支腿收放速度一般用時間來表示，一般在10-50S之間，本機(jī)速度為： 水平支腿伸出時間13.7s； 水平支腿縮回時間11.8s； 垂直支腿放下時間22s； 垂直支腿收起時間21.5s； 輪胎式汽車起重機(jī)行駛速度是主要參數(shù)之一，本機(jī)的行駛速度最高可達(dá)75 公里/小時。 通過性參數(shù)指輪胎式起重機(jī)正常行駛時能夠通過各種道路的能力，不同車輛有不同的要求：輪胎式起重機(jī)的通過性幾何參數(shù)基本上接近一般公路車輛。汽車起重機(jī)的要求和所采用的汽車底盤

41、一致，經(jīng)過改裝后，最大出入不超過15%,接近角、離去角和最小離地間隙要大些?？v向通過半徑要小些，由于輪胎式起重機(jī)車架下載有支腿，故離地面間隙可能變小。 汽車起重機(jī)最大爬坡在28%左右。 輪胎式起重機(jī)轉(zhuǎn)彎半徑在7112米左右。 輪胎式起重機(jī)的各部尺寸按需要和可能來確定，力求緊湊。輪胎式起重機(jī)在公路行駛狀態(tài)的外形尺寸應(yīng)考慮到道路、洞橋和鐵路運(yùn)輸條件，按國家規(guī)定：總長限制在12米以內(nèi)，總寬在2.61米以內(nèi)，總高不超過4米。在特殊情況下，大噸位的起重機(jī)寬度可超過3米。 2.7輪胎式起重機(jī)的穩(wěn)定性 輪胎式起重機(jī)有兩種穩(wěn)定性：一是轉(zhuǎn)移時的行駛穩(wěn)定性；二是工作狀態(tài)下的起重機(jī)穩(wěn)定性。 ⑴縱向行使穩(wěn)

42、定性 起重機(jī)在行駛過程中，由于某種原因（如上坡）其前輪（轉(zhuǎn)向輪）對地面的發(fā)向作用力為零時，則起重機(jī)前輪的偏轉(zhuǎn)，不能確定起重機(jī)的行駛方向。止匕時,可以認(rèn)為車輛已失去穩(wěn)定，無法控制其行駛方向。當(dāng)后輪對地面的法向作用力所引起的牽引力為零時，車輛失去行駛能力，也破壞了行駛穩(wěn)定性。 圖2-1為起重機(jī)上坡行駛圖。此時，可能失穩(wěn)。地面的反作用力Z1=G1=0, 由于上坡，行駛速度低，不能加速運(yùn)動，故可忽略一切慣性力和風(fēng)阻力。其作用力在以后輪與地面接觸點(diǎn)。為中心的力矩平衡式表達(dá)如下： 乙+GhgSE-GI2C0/=0（2.5） 式中G一機(jī)械總重量； 12一重心離后軸距離； 當(dāng)Z1=0,則GhgS

43、in—G12cos=0 因此可能失去操縱穩(wěn)定的根據(jù) 坡度為： Uo=tg,4（2.6） hg 另外，當(dāng)車輛下滑力接近于驅(qū)動輪上的附著力時，車輛就不能上坡，驅(qū)動輪開始打滑。 即GSicn=2Z全輪驅(qū)動時） 從圖2-1上得Z2=GL2。0"+GhgSina則后輪為驅(qū)動輪時的打滑極限坡度L 角為： +iLi :p二tg— L-hg*（2.7） 當(dāng)全輪驅(qū)動時： ap=tg『（2.8） 式中4為附著系數(shù)，可用0.7-0.8代入。為了行駛安全起見，設(shè)計(jì)車輛時將 使aoa「，即寧可上不去坡，而不要失去轉(zhuǎn)向控制。綜合以上公式，得到后輪驅(qū) 動與全輪驅(qū)動車輛行駛的穩(wěn)定條件： 6d

44、（2.9） hg 本機(jī)為16=1.33,所以縱向行駛穩(wěn)定（hg一般在1.2米左右）,這里取1.2 1.2 米。 ⑵橫向行駛穩(wěn)定性 起重機(jī)在彎道上或直邊上行駛時受側(cè)向力，諸如離心力、橫向風(fēng)力等。起重 機(jī)在側(cè)向力作用下有時克服了車輪附著力，從而產(chǎn)生側(cè)滑移，或?qū)④囕v橫向傾翻。 2 在車輛重心下作用有二力，起重機(jī)重力G和離心力Ry=",若ZT=0,則 gR 車向左傾翻的極限條件為： ’V2C作） —hg—— tgBo=W:（2.10） hg+匕-

45、 PjyCosB—GsinB>YL+Y=(ZL+Zr)?=(GCosP+PjySinP)4(2.11) 則其極限條件為: v2. ——Q (2.12) gR tgB=3VL 1 gR 則Vp max=gPR 為行駛安全起見，應(yīng)使側(cè)滑發(fā)生在翻轉(zhuǎn)前, 故應(yīng)使 Vpmax'VBmax即 (2.13) b是輪距，一般硬路面的小取 B Zhg 二一=0.83）6所以橫向行駛穩(wěn)定。 21.2 （汽車起重機(jī)輪距在2米左右，取2米）這就是橫向行駛穩(wěn)定性的基本條件，式中 0.7-0.8。一般起重機(jī)重心離左右輪的距離相同，故在總體布置時已考慮到盡可能對稱布置，故

46、一般不在計(jì)算hg=1.2米。 2.7.2輪胎式起重機(jī)起重穩(wěn)定性 ⑴輪胎式起重機(jī)的失穩(wěn) 輪胎式起重機(jī)在起重作業(yè)時，由于起吊過重的重物，操縱失誤引起的過大慣性、支承面的沉陷或過大風(fēng)力等原因，起重機(jī)往往突然喪失穩(wěn)定甚至傾翻肇事。 因?yàn)檩喬ナ狡鹬貦C(jī)的穩(wěn)定安全由機(jī)械自重來維持，故有一定限度。往往在起重機(jī)的結(jié)構(gòu)件和其零件強(qiáng)度還足夠能承受外來載荷時，起重機(jī)由于自重不夠而失去穩(wěn)定。但有時起重機(jī)穩(wěn)定性過大，在沒有起重量指示器的情況下，吊臂也可以由于超載過大而損壞。因此，起重機(jī)在設(shè)計(jì)要選取適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定性。 起重機(jī)在失穩(wěn)時的傾翻線，由起重機(jī)的支腿尺寸或輪胎尺寸確定。

47、 圖2—1起重機(jī)上坡行駛圖 最危險的傾翻線是在該工況下整個重量的重心離該傾翻線垂直距離最短的 那一邊。顯然，最危險的失穩(wěn)工況是吊臂位在垂直于側(cè)方傾翻線的位置上。所以,在考慮起重機(jī)穩(wěn)定時，以吊臂位在正側(cè)方的工況為基準(zhǔn)，在這個工況下起重機(jī)必須保證最低的穩(wěn)定性。 ⑵起重機(jī)的穩(wěn)定安全系數(shù) 起重機(jī)在吊臨界起重量時，起重機(jī)處于穩(wěn)定的臨界狀態(tài)，即在傾翻線內(nèi)、外側(cè)的靜力矩互相平衡，即MS=MT。而表示起重機(jī)穩(wěn)定性的穩(wěn)定安全系數(shù)是位在 傾翻線內(nèi)側(cè)的穩(wěn)定力矩Ms和為在外側(cè)的穩(wěn)定力矩Mt之比： Ms Mt 當(dāng)K=1時，即

48、為臨界狀態(tài)。顯然，K必須大于1.若認(rèn)為起重機(jī)引起的一切力矩都是穩(wěn)定力矩，即： MS=G3(l3+a)+G1(l1+a)-Gb(r-a)(2.15) (2.16) 而傾翻力矩僅是起重物和吊具所引起的，即: Mt=QqR-a 則穩(wěn)定系數(shù)K可由下式求得 GbI3a)G2a-Gbr-aMsg-Gbr-a K二二 QqR-a Qq(R-a) (2.17) 式中：Msg一起重機(jī)的穩(wěn)定力矩； &一吊臂自重，Gb=1530Kg R一起重機(jī)的重心距回轉(zhuǎn)中心的距離，r=1.5米； G1I1一上車其它部分重量和其重心到回轉(zhuǎn)中心距離，取 Gi=23200N,li=0.87米;

49、 G2一起重機(jī)底盤不回轉(zhuǎn)部分重量，G2=33800N; G，一配重及其垂心到回轉(zhuǎn)中心距離，G3=4500N,%=2.1米; 2a-支腿橫向距離，2a=4.1米 K=4500212.0523200口872.05338002.05一15300"一2.05:，1.5 800089103.2-2.05 所以起重機(jī)穩(wěn)定。 令K=1,則此時起重量為臨界起重量 Msg-Gbr-a-q R-a (2.18) 由于上公式中沒有考慮到起重機(jī)在運(yùn)動時引起的慣性力以及風(fēng)力和傾斜的 影響，故求得的穩(wěn)定系數(shù)稱為靜穩(wěn)定系數(shù)。 在計(jì)算起重機(jī)動態(tài)穩(wěn)定系數(shù)時，把起重機(jī)的傾斜、回轉(zhuǎn)離心力、起升慣性力和風(fēng)力

50、考慮進(jìn)去，動態(tài)起重穩(wěn)定系數(shù)為： Qq爪R-aHbSina -Ms-Gbr-a-GhiGzh?Gshs.…GbhbSina Qqn2R 900-n2hg Qqv Hb-R-a-W〔hw-W2Hb-1.5 gt 式中Nhh.hb一自重Gi，G2，G3，Gb的重心高度; a一起重機(jī)的傾斜角度，在用支腿時肉眼找平，一般控制在1°口1030’左右,

51、 不用支腿時為30; (H+b)一吊臂頭部離地高度；Hg=(H+b-h); h一重物離地高度； v和t一重物吊升速度和起動時間； g一重物加速度； W和W2一作用在起重機(jī)上和重物上的風(fēng)力合力； hw一風(fēng)力W1作用點(diǎn)的高度； n一回轉(zhuǎn)速度。 在實(shí)際計(jì)算中，中小型輪胎式起重機(jī)可以只計(jì)算靜穩(wěn)定系數(shù)，所以本次設(shè)計(jì)中，不必計(jì)算動穩(wěn)定系數(shù)。 在考慮到傾斜的影響和非工作時風(fēng)力作用，自身的穩(wěn)定系數(shù)也可以由下式求 (2.19) W'1 hw Ga-l-hSina K'=-=1.15 式中l(wèi)一自重合力G回轉(zhuǎn)中心距離，L=1.5m； h一合力G的重心高度，h=1.2m； L傾斜角度(

52、取30); W'i一作用在機(jī)本身上的風(fēng)力(以九級風(fēng)計(jì)算)； hw一風(fēng)力作用點(diǎn)高度2米； W=qf￡(CA)tfAq； qf一標(biāo)準(zhǔn)風(fēng)壓值，1］表3-1為10; C—風(fēng)載體型系數(shù)，1表3-2為1.2; A一吊重有效迎風(fēng)面積，查1］表3-3為6m2; A一起重機(jī)各部分有效迎風(fēng)面積，A二中fA; 陣一起重機(jī)金屬結(jié)構(gòu)的充滿系數(shù)，即結(jié)構(gòu)的凈面積與結(jié)構(gòu)輪廓面積之比: f=1.0;將各數(shù)代入K'=2.98>1.15。所以起重機(jī)自身穩(wěn)定。 第3章起升機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 3.1吊鉤、吊鉤組 吊鉤本身是一個機(jī)械零部件，通常都與動滑輪組合成吊鉤組進(jìn)行工作。吊鉤組有兩種型式：一種是長吊鉤組，一種是短吊鉤組

53、。長型吊鉤組（圖3—1）的 滑輪軸2和吊鉤橫梁4是分開的兩個零件，平行的安裝在拉板3上，滑輪1的數(shù)目可分為奇數(shù)和偶數(shù)，可以選用短頸的吊鉤5。這種型式整體高度較大，應(yīng)用時將占去一些有效起升高度。而短型吊鉤組的滑輪組的滑輪軸和吊鉤橫梁是同一個 零件，省掉了拉板，但是滑輪必須安裝在吊鉤的兩邊，滑輪數(shù)目應(yīng)是偶數(shù)，才可 使兩邊對稱，使兩邊滑輪繩索受力相等。為使吊鉤轉(zhuǎn)動不致碰到兩邊滑輪，須選 用吊頸較長的吊鉤，但總的高度仍較長型的吊鉤組為短，故稱它為短吊鉤組。這 種吊鉤組當(dāng)滑輪數(shù)目較多時，將使滑輪軸跨距較大，受力情況不佳。因此，應(yīng)根 據(jù)滑輪組繩索分支數(shù)的多少，并考慮吊鉤組結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，合理地用吊

54、鉤組 hp 圖"吊一組 aj氏型吊鉤組h＞麹型吊鉤組 為了掛鉤方便，要求吊鉤能繞垂直軸線靈活的轉(zhuǎn)動，因而在吊鉤組端頭的螺母與橫梁之間都裝有推力滾動軸承。吊鉤自重較大時，建議采用向心推力球面軸承。這樣不僅使吊鉤轉(zhuǎn)動輕便，而且也使軸承受力均勻。 為了提高生產(chǎn)效率，實(shí)現(xiàn)安全生產(chǎn)自動化，盡量減少裝卸物品過程中掛鉤和卸重的輔助人力操作勞動，有的起重機(jī)已采用旋轉(zhuǎn)吊鉤組。如（圖3—2）所示，電動機(jī)1通過行星減速器2傳動一對開式齒輪3,吊鉤頸穿過開式大齒輪中心，并與大齒輪固接在一起轉(zhuǎn)動。電磁推桿4端裝有橫桿，橫桿撥動插銷5落下或抬起。當(dāng)?shù)蹉^進(jìn)行工作時，電動機(jī)通電，電磁推桿抬起插銷，讓吊鉤任意

55、旋轉(zhuǎn)，鎖住大齒輪和吊鉤。這些動作都由司機(jī)操縱，不要人在吊鉤旁作輔助勞動。 圖3-2旋轉(zhuǎn)吊鉤組 1-電動機(jī)2-行星減速器3-對開式齒輪4-電磁推桿5-插銷 吊鉤組所有零件均按靜強(qiáng)度進(jìn)行計(jì)算。其計(jì)算載荷Qj=4Q（小的力系數(shù), Qei額定動載荷）。對于通用橋式起重機(jī)，小=1+1.3cv（c=0.5,v—額定起升速度%in）。各種零件的許用應(yīng)力［。］=。/（色一零件材料的屈服極限，n一選用的安全系數(shù)。） 吊鉤材料采用優(yōu)質(zhì)低碳鎮(zhèn)靜合金鋼。 吊鉤根據(jù)制造方法可分為鍛造吊鉤和片式吊鉤。 鍛造吊鉤有單鉤和雙鉤之分。單鉤用于起重量較小的起重機(jī)上如（圖3-1）, 當(dāng)起重機(jī)較大時應(yīng)采用雙鉤

56、。 吊鉤本身的截面形狀有圓形、方形、梯形和T字形。從受力的情況分析，以T字形截面最為合理，但鍛造工藝較為復(fù)雜。梯形截面受力較合理，鍛造容 工程起重機(jī)中常用T字形或梯形截面的鍛造單鉤。通用吊鉤已經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化，設(shè)計(jì)時可按額定起重量從手冊中選取。對于可、輪胎式起重機(jī)，希望吊鉤重量可盡量低一些，故選用時可選低一級的吊鉤。 吊鉤的各尺寸可根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式得知，也可根據(jù)吊鉤尺寸估計(jì)吊鉤的起重能力。 圖3-3鉤深尺寸圖 h一一 s%0.75D;li化(2—2.5)h;l2%0.5h比值之1.0~1.2d 鉤空直徑D: 單鉤：D定(30~50)《額=(mm) (3.(1) 或D之(10~1

57、2)?額(KN)(mm) (3.(2) 雙鉤：D之(25~30)JQ額(t)(mm) (3.(3) 或D-(7~8)JQ(KN)(mm)  (1)鉤孔的直徑D D定(30~50)R額⑴=32伍=110.85mm (2)按彈性曲梁理論計(jì)算 吊鉤按按彈性曲梁理論計(jì)算，其鉤本身部分應(yīng)力最大的危險斷面為 B-B: A-A斷面 內(nèi)側(cè)拉應(yīng)力: 2Q計(jì)e FaKaD 工[二] A-A和 (3.(5) (3.(6) %一起升載荷動載系數(shù)，取甲2=1.1己一斷面形心距內(nèi)邊緣的距離，B[2]=3

58、8mm Ka一曲梁斷面的形狀系數(shù),KA[2]=0.11。 Fa—斷面A-A面積(水平■面)。 Fa=FiF2 二bA.b2b3 h2 二8837.54417.5 =+ (125-37.5) 2 =5282.44mm2 %[2]：0.3h=0.3125=37.5mm b1=88mm b2=44mm b3=0.2b1：0.14h=0.14125=17.5mm 所以： 2Q計(jì)Ve仃拉= fakad 3_3 二21.1121033810 ―5282.441060.1111010， =15.70Mpa A鋼的屈服強(qiáng)度：

59、仃尸=23公斤/毫米 1.1 12 103 87 10“ 5282.44 0.11 10/(110 2 125) 10 工 =10.98Mpa 因此曲梁外側(cè)壓應(yīng)力符合要求。 B-B斷面： 假定載荷沿兩條與鉛垂線成45口的方向作用在吊鉤上，那么內(nèi)側(cè)最大拉應(yīng)力 與切應(yīng)力為： Q計(jì)e 仃拉二二 二 FbKbD —斷面形心距內(nèi)邊緣的距離， e,［2］ =42mm Fb —斷面B-B的面積（垂直面）。 =23父10=230Mpa 安全系數(shù): n[2]=1+ K1 K2 2Q計(jì) e2 FaKa(D 2h) 卞］ (3.(7) (3.(8) K1—安全系數(shù)

60、用來計(jì)及材料的最小強(qiáng)度儲備的，K1=0.3 K2—安全系數(shù)用來計(jì)及材料的不均性，內(nèi)部可能存在的缺陷，K2=0.1 n=1+K1K2=1.4。 故A鋼的許用應(yīng)力為: ；「s ［二］一 n 230 1.4 162Mp 因此曲梁內(nèi)側(cè)拉應(yīng)力符合要求 外側(cè)壓力： 。壓 2Q 計(jì) e2 FaKa(D 2h) 十］ (3.9)  Kb一曲梁斷面的形狀系數(shù)，Kb=0.11 Fb = Fl F ■：bihib2b3「' 2二-h2 42 二 77 32.7 38 15.26 (109-32.7) 2 =4008.42mm

61、h}]=0.3h'=0.3109=32.7mm' bi=77mm‘ b2=38mm 4=0.2b1％0.14h=0.14M109=15.26mm 。拉 Q計(jì)el FbKbD 33 二1.112104210 4008.4210*0.11110103 =11.43Mpa 切應(yīng)力七為: Q計(jì) T二 2Fb 1.112103 24008.4210‘ =1.65Mpa 合成應(yīng)力： 仃合="+3t2(3.11) =?.11.432—3(1.65f=11.78Mpa 故符合強(qiáng)度要求 螺紋頸部拉應(yīng)力: =4Q計(jì) 二 d2  3 4 1.1

62、12 10 2 6 二 64 10_ =40.50Mpa 符合強(qiáng)度要求 3.2鋼絲繩 ⑴根據(jù)鋼絲繩的捻繞次數(shù)分類： 單繞繩是有鋼絲一次繞捻成純的。這種純的剛性大,不宜用作起重純。 適用作起重機(jī)的桅索，不運(yùn)動的拉索及架空索道的承載索。對于用作索道的鋼絲純，為了使表面光滑耐磨，增加承載能力，專門制造一種封閉式的鋼絲純。 雙層繞繩先由鋼絲捻成股，再將各股捻成純。雙重繞純的撓性和耐磨性適中，故在起重機(jī)械中應(yīng)用廣泛。 ⑵按鋼絲繩繞制方向分類： 同向捻鋼絲純是指由鋼絲捻成股和由股捻成純的方向相同。雖然這種純分得撓性很大，且表面平滑，鋼絲磨損小，但它有自行扭轉(zhuǎn)和松散的缺點(diǎn)，當(dāng)自由旋

63、掛物品在繩索的一端時，會使物品在空中旋轉(zhuǎn)。因此，只有在具有剛性導(dǎo)軌的情況下（如電梯才使用）。 交互捻鋼絲純它的特征是由鋼絲捻成股和有股捻成純的方向相反，因兒純和股的自行松散的趨勢相反，互相抵消，不致旋轉(zhuǎn)松散，在起重機(jī)中用得較多。它的缺點(diǎn)是撓性和壽命較短。 上敘兩種繞繩，按由股捻成純的方向，又可分為左旋和右旋兩種，若沒有特殊的要求，一般多用右旋純。 （3）根據(jù)股的形狀（從橫切面看）分類： 圓股純制造方便，常用。 異性股純有三角形股、橢圓形等，這種滑輪槽或卷筒槽接觸良好，壽命長,但制造復(fù)雜。 實(shí)際使用證明，這種三角股的鋼絲純用于高爐上料上，效果良好。 純芯的作用是：增加撓性、彈性與潤

64、滑。一般在純中心布置一股純芯，有時為了更多地增加鋼絲繩的撓性與彈性，在鋼絲繩的每一股中也布置純芯。鋼絲純 芯種類有： ⑴有機(jī)芯通常用麻，最常用的鋼絲純就是這種麻芯鋼絲純，但不能用于高溫。 ⑵石棉芯有較大的抗熱能力，適用于在冶金、鑄造等高溫車間工作的起重機(jī)上。 ⑶軟鋼絲芯能抗高溫和承受大的橫向壓力，用于高溫或多層卷繞的地方。 近來有采用螺旋金屬管作為純芯的，管中儲有潤滑油。 選用鋼絲繩可分為兩個步驟進(jìn)行： ⑴確定形式 根據(jù)上敘鋼絲繩的構(gòu)造特點(diǎn)，在結(jié)合起重機(jī)的使用條件和要求(如撓性、耐磨性、抗高溫輻射、抗橫向壓力和防腐蝕性等)。從3—1中選擇適合該起重機(jī)工作的鋼絲純。 ⑵確定尺寸

65、 鋼絲繩的鋼絲在工作中的受力情況是復(fù)雜的。它工作時承受拉伸、彎曲、擠壓和扭轉(zhuǎn)等作用。由此產(chǎn)生壓力的大小，除與鋼絲純張力大小有關(guān)外，還與鋼絲和股的數(shù)目、繞捻方法、螺旋角大小、鋼絲間的接觸情況以及純芯的材料等有關(guān)，迄今還沒有一種精確的計(jì)算方法，因此，為了簡化計(jì)算，只根據(jù)靜載荷按實(shí)用計(jì)算法選擇鋼絲純。 表3-1[3]起重機(jī)械中常用的鋼絲繩的結(jié)構(gòu)及型號 鋼絲繩的用途 鋼絲繩 起 結(jié)構(gòu)型式 標(biāo)準(zhǔn) 手動絞車 圓股點(diǎn)接觸鋼絲繩6M7,6M19 GB1102-74 鋼絲繩手板葫蘆 圓股點(diǎn)接觸鋼絲繩7M7,7M19 圓股線接觸鋼絲繩6W(19)+7父7 GB1102-74  升

66、 、 變 幅 電梯 圓股點(diǎn)接觸鋼絲繩6x19,8x19 圓股線接觸鋼絲繩6X(19),6T (25)8X(19),8W(19),8T(25) GB1102-74 其它各類起重機(jī) 單 層 卷 繞 D0 —<20d 圓股點(diǎn)接觸鋼絲繩6M24,6M37 圓股線接觸鋼絲繩6X(24),6W (24),6X(31),6W(37) GB1102-74 D0>20d 圓股點(diǎn)接觸鋼絲繩6X19,8X19 圓股線接觸鋼絲繩6X(19),6W (19),8X(19),8W(19) 三角股鋼絲繩6△(21),64(24) GB1102-74 YB829-73 多層卷繞 圓股線接觸鋼芯鋼絲繩6X（19） +7黑7 GB1102-74 港口裝卸起重機(jī) 圓股多層股不扭轉(zhuǎn)鋼絲繩 18M17,18M19,34M7 GB1102-74 牽 引 牽引繩不繞過滑輪時 圓股單股螺旋繩或普通鋼絲繩 1父19,或6M19,6M37 GB1102-74 牽引繩繞過滑輪時 同起升、變幅用的鋼絲繩 橫向承載 （纜索起重機(jī)） 小承載量時用圓股線